标准水听器
Teledyne RESON 拥有 半个世纪(1976–2026)水声技术积淀,其标准水听器(Reference Hydrophone)系列覆盖 0.1 Hz 至 1 MHz 超宽频带,是全球公认的精密水声测量基准。每一只出厂水听器都经过逐只独立校准,校准体系与英国国家物理实验室(NPL)等国际标准一致,广泛用于科研、环境监测与工业 OEM 集成。
系列产品以低自噪声(低于零级海况 SSθ)、线性接收响应、全向指向性、平衡差分输出著称;传感元件永久封装于特殊配方 NBR 丁腈橡胶(声阻抗接近水、耐烃类污染),外壳采用耐腐蚀铝青铜(海青铜),为长期水下部署而生。丹麦总部通过 ISO 9001 质量认证,配有大型校准水池与最高 700 bar 高压测试舱。
RESON 于 1976 年由 Steenstrup 三兄弟(Jens、Claus、Per)在丹麦斯兰厄鲁普(Slangerup)创立,从水听器起家,逐步成长为全球水下声学领域的标志性品牌。2026 年 2 月,RESON 迎来品牌 50 周年,并于同年 3 月在伦敦 Oceanology International(Oi26)举办周年庆典与新品发布。2013 年 RESON 加入美国 Teledyne Technologies(纽交所:TDY),成为 Teledyne Marine 旗下声学成像核心品牌,与 Teledyne BlueView、Teledyne Odom 共同组成 Teledyne Marine 声学成像集团(TMAIG)。
半个世纪以来,RESON 向全球水文测量、海洋工程、疏浚与海洋科研领域交付了超过 20,000 台回声测深仪;其水听器被公认为行业性能基准,大量设备在安装 30 多年后仍在现役使用——这是「丹麦制造」可靠性最直观的注脚。
■ 一体化丹麦总部:研发、生产、软件开发与售后服务同址运营,核心团队大量成员司龄数十年,保证技术延续性与工艺深度。
■ 全球服务网络:丹麦总部之外,在美国、英国、荷兰、德国、新加坡、上海设有办公室,分销伙伴覆盖 47 个以上国家和地区,全球六大服务中心就近响应。
■ 质量体系:1995 年起通过 AQAP-120 国际质量体系认证,2004 年起通过 ISO 9001 认证,现行质量管理体系符合 ISO 9001:2015,由 DNV 依据 DANAK 认可注册。
■ 计量级校准设施:丹麦总部建有大型声学校准水池与最高 700 bar 高压测试舱,每一只水听器逐只独立校准、按序列号终身存档,数据可溯源。
| 型号 | 可用频带 | 接收灵敏度 | 发射灵敏度 | 工作深度 | 内置前放 | 定位 |
| 无内置前放系列(可收发两用) | ||||||
| TC4013 | 1 Hz–170 kHz | -211 dB | 135 dB(谐振) | 700 m | 无 | 小型收发两用 |
| TC4033 | 1 Hz–140 kHz | -203 dB | 145 dB(谐振) | 900 m | 无 | 收发两用主力 |
| TC4034 | 1 Hz–470 kHz | -218 dB | 145 dB(谐振) | 900 m | 无 | 宽带收发两用 |
| TC4037 | 1 Hz–100 kHz | -193 dB | — | >2,000 m | 无 | 深水高灵敏 |
| TC4038 | 50 kHz–800 kHz(>1 MHz) | -228 dB | 137 dB(谐振) | 20 m | 无 | 高频微型(Ø4 mm) |
| TC4040 | 1 Hz–120 kHz | -206 dB | 138 dB(谐振) | 400 m | 无 | 通用收发 |
| 内置前置放大器系列 | ||||||
| TC4014 | 15 Hz–480 kHz | -186 dB(-180 差分) | — | 900 m | 26 dB | 宽带测量基准 |
| TC4032 | 5 Hz–120 kHz | -170 dB(-164 差分) | — | 600 m | 10 dB | 低噪声基准(低于 SSθ) |
| TC4035 | 10 kHz–800 kHz | -214 dB | — | 300 m | 内置 | 高频测量 |
| TC4047 | 1 kHz–170 kHz | -191 dB | — | 700 m | 内置 | 通用测量 |
| TC4059 | 1 Hz–480 kHz | -213 dB | — | 900 m | 无 | 宽带参考 |
| 专用换能器 | ||||||
| TC1026 | 34–38 kHz | -198 dB | 134 dB | 6,000 m | — | 水声定位/通信换能器 |
| TC1037 | 6–15 kHz | -168 dB | 148 dB | 深水 | — | 低频大功率换能器 |
| TC3021 | 2 MHz | -207 dB | 184 dB @2 MHz | — | — | 2 MHz 高频窄波束 |
灵敏度单位:接收 re 1V/µPa;发射 re 1µPa/V @1m。完整参数见下方「相关参数」区与各型号详情页。
■ 逐只独立校准:4.5×3×2.5 m 校准水池 + 门控测量技术消除池壁反射,20–500 kHz 频段测量不确定度仅 ±0.7 dB;5 kHz 以下以 250 Hz 活塞发声器(Pistonphone)在空气中校准,精度 ±0.3 dB
■ NBR 丁腈橡胶封装:水渗透率 1.3×10⁻⁹ g H₂O·cm/(cm²·hr·mmHg),与公认最佳的丁基橡胶相当;声阻抗接近水,耐海水、淡水、油类与烃类污染
■ 铝青铜(海青铜)外壳:AlCu10Ni5Fe4 合金,长期耐腐蚀性能优于不锈钢(安装时需与其他金属电隔离)
■ 差分平衡输出:长电缆传输抑制共模干扰,电噪声环境下保证信号完整
■ 插入校准(Insert Voltage Calibration):无需拆卸即可对水听器进行远程原位校验
■ 超低自噪声:TC4032 等效谱噪声低于零级海况(SSθ)与 Wenz 最小值,可测最微弱水下声信号
■ 超长寿命:NBR 封装型号实际服役寿命 10–15 年,MTBF 统计值超过 57 年(详见 Tech Note 10)
■ 水声科研:水下声学测量、环境本底监测、海洋生物研究(鲸类录音、海豚回声定位)、气枪与地震勘探研究
■ 水下工程:声学遥测、 offshore 结构监测、水下定位导航、Pinger/Transponder 系统
■ 计量校准:作为参考标准校准其他水声设备(TC4014/TC4032 为行业基准)
■ OEM 集成:为工业与商业产品提供定制化传感器设计
从科研船队到濒危鲸豚保护,RESON 水听器长期服务于全球最高要求的水声测量任务。以下案例均来自 Teledyne Marine 官方发布的项目纪实:
Tech Note 1 | 校准体系与活塞发声器灵敏度
■ 水听器的线性度来自两点:敏感元件在感兴趣频段内无机械谐振(偏谐振接收),且波长远大于元件尺寸(250 Hz 时波长约 6 m)
■ RESON 校准池采用门控(gated)测量消除池壁反射,发射脉冲须<2.5 ms;5 kHz 以下无法获得稳态响应
■ 5 kHz 以下用 250 Hz 活塞发声器在空气耦合腔中校准(低频下空气-元件耦合与水等效),结果标注为校准图上的 PHO @ 250Hz
■ 0–5 kHz 之间以 PHO 值与 5 kHz 测量值线性插值;校准数据按序列号存档数据库,可导出
| 频段 | 测量不确定度 |
| 2–5 kHz | ±1.8 dB |
| 5–20 kHz | ±0.8 dB |
| 20–500 kHz | ±0.7 dB |
| >500 kHz | ±1.3 dB |
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Tech Note 2 | 水听器自噪声测量方法
■ 自噪声 = 等效谱噪声压力曲线(1 Hz 带宽归一化,单位 dB re 1µPa/√Hz),即水听器与环境完全隔离时的电输出
■ 测量须消除一切声学与电磁噪声:重型钢罐隔声(兼作法拉第笼)、泡沫减振、电池供电(EC6068/EC6069),避免市电引入干扰
■ 水听器本身如同加速度计,机械振动会经电缆耦合至敏感元件;开放线头会当天线拾取电磁噪声——需屏蔽并接地
■ 50 Hz 哼声必然是外部电噪声拾取,加高通滤波无用,必须找到并消除噪声源
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Tech Note 3 | TC4000 系列等效谱噪声对比
■ 提供 TC4013/4014/4032/4033/4035/4042/4043/4047/4056 全系列典型等效谱噪声曲线
■ 每条曲线对照三条基准线:零级海况(Sea-State Zero)、Wenz 最小环境噪声、水热噪声极限
■ TC4032(10 dB 前放,差分/单端)在全频段低于零级海况,是弱信号测量的行业基准
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Tech Note 4 | TL8085 防护笼(TC4014/TC4032 用)
■ 只要防护笼尺寸远小于波长,声学上即「透明」:TL8085 在 80 kHz 以下不影响水听器性能
■ 实测对比:TC4032 在 80 kHz 带笼 Max -173.3 dB vs 不带笼 -176.0 dB;水平/垂直指向性与 OCR 曲线基本无变化
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Tech Note 5 | 电缆长度与高频滚降(TC4014/4032/4042)
■ 屏蔽 4 芯电缆(4DS-1804:TL8058/8059/8081/8086/8092/8096)典型电容 150 pF/m,电缆越长,-3 dB 拐点越低
| 电缆长度 | 总电容 | -3 dB 拐点频率 |
| 1–100 m | 0.15–15 nF | >1 MHz |
| 200 m | 30 nF | 543 kHz |
| 400 m | 60 nF | 265 kHz |
| 600 m | 90 nF | 177 kHz |
| 800 m | 120 nF | 136 kHz |
| 1000 m | 150 nF | 106 kHz |
■ 采用 10 Ω 阻抗匹配输入可彻底消除高频滚降(全频段响应平坦),代价是灵敏度衰减 -6 dB(噪声同量降低)
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Tech Note 6 | NBR 丁腈橡胶声窗材料
■ 耐海水、淡水、油类;有限耐汽油与多数酸;会被碱、强酸、卤代烃(四氯化碳、三氯乙烯)、硝基烃、磷酸酯液压油、酮类(MEK、丙酮)、臭氧与汽车刹车油破坏
■ 对臭氧与紫外线敏感:避免阳光直晒与长期户外暴晒;耐磨性优于旧配方氯丁橡胶
■ 储存与工作温度范围以各型号 datasheet 为准
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Tech Note 8 | 水听器用作发射器(Projector)
■ 无内置前放的型号可收发两用:TC4013 / TC4033 / TC4034 / TC4038;其中 4033、4034 声源级高且坚固,为最佳候选
■ 声源级计算:SL = TVR 曲线值 + 20log(发射电压);发射响应曲线覆盖 6 kHz–800 kHz
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Tech Note 9 | EC6067(CCA1000)电荷调理放大器
■ 输入增益由输入电容比决定:20log(C水听器+电缆 / Cin);Cin 22 pF–10 nF 共 12 档(中点 330 pF 配 TC4034-1 得 20 dB)
■ Rin 控制低频下限:f(-3dB) = 1/(2π·Rin·Ctr);Cin 与 Rin 共同决定高频上限:f(-3dB) = 1/(2π·Rin·Cin);滤波斜率 6 dB/oct
■ 输出增益 0–32 dB 共 6 级;水听器电容大于 10 nF 照样可用(只会增加增益,反而有利信噪比)
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Tech Note 10 | MTBF 与使用寿命
■ 基于 TC4032/TC4042 多年 RMA 统计:仅 5.5% 返修(含单纯复检),MTBF 统计值 >57 年
■ NBR 封装型号实际服役寿命 10–15 年;工程 MTBF 计算建议按 7–10 年取值;PUR 聚氨酯前盖型号(TC4035/4038)为 3–5 年
■ RESON 校准池参考水听器(1997–2006 年制造的 TC4033/4034)常年浸水高频使用,每两年送 NPL 复校,校准结果始终保持一致——耐用性与稳定性的直接证据
■ 压电陶瓷均采用已老化处理陶瓷;唯一实质威胁是水对银电极的腐蚀——这正是 NBR 封装解决的问题
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Tech Note 11 | EC6063 低噪声差分前置放大器板
■ 为 TC4037、TC4042C1 等差分输出传感器设计;裸板交付,须防潮并妥善屏蔽
■ 内置 7 Hz 高通滤波(-3 dB @7 Hz);增益约 20 dB,平坦至 170 kHz;支持单端或阻抗平衡输出(平衡模式可在接收端抵消电缆感应噪声)
■ 最大输出:12 V DC 供电 3 Vrms;24 V DC 供电 7 Vrms
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Q:为什么 RESON 用特殊配方 NBR 取代氯丁橡胶做封装?
A:氯丁橡胶中含少量铅。RESON 提前 10 年启动替代材料全面测试(透水率、声学、电气、耐磨、拉伸强度与长期稳定性),NBR 性能完全相当,且耐烃类污染、可直接浸泡于煤油/蓖麻油等流体。1000/4000 系列已全部切换 NBR,性能规格与外形不变。注意 NBR 对紫外线与臭氧敏感,避免长期日晒。
Q:为什么校准曲线只从 5 kHz 开始?
A:受校准水池尺寸限制,5 kHz 以下无法在池中获得稳态门控测量;RESON 改用 250 Hz 活塞发声器在空气中校准(低频下空气与水对元件的耦合等效)。大量实践表明水听器在 5 kHz 以下响应平坦,两点间可线性插值。
Q:为什么外壳用海青铜而不是不锈钢?
A:海青铜(铝青铜 AlCu10Ni5Fe4)长期耐腐蚀性优于不锈钢。注意:不要用其他金属直接夹持外壳,应使用电隔离安装支架并保留数毫米间隙,避免电偶腐蚀。
Q:压力会带来多少灵敏度损失?
A:约 0.03 dB/Bar(1 bar ≈ 10 m 水深)。
Q:TC4013/4033/4034 作发射器时最大驱动电压?
A:100 Vrms @ 1% 占空比;10 Vrms @ 10%;1 Vrms @ 100%。输入电压每提高 10 倍,输出声压级 +20 dB(20logV 法则)。例:TC4013 在 40 kHz 发射灵敏度 110 dB re 1µPa/V@1m,100 Vrms 即 150 dB。
Q:TC4035/TC4038 最大可测声压级?
A:TC4035 前放饱和前可测 +227 dB re 1µPa(0.2 MPa);TC4038 可安全测量 +235 dB(0.6 MPa)。
Q:CCA1000 的输入增益与输出增益有何区别?
A:输入增益是电容式增益(衰减)——由水听器+电缆电容与输入电容之比决定;输出增益是标准电压前放的电阻式电压增益(0–32 dB)。两者相乘为总增益。
Q:dB 灵敏度是什么意思?
A:dB re 1V/µPa:1 µPa 声压产生 1 V 输出为 0 dB。数值越不负越灵敏(TC4032 -170 dB 比 TC4013 -211 dB 灵敏)。换算:SPL = 20log(Vrms) − OCV;SPL 每变化 6 dB,输出电压翻倍/减半。
Q:两只 TC4013 一收一发怎么用?
A:单向传输损失公式 RL = SL − 20logR − aR。例:30 kHz、100 Vrms 发射(150 dB)、距离 100 m、a=0.005 → 接收处 SPL=109.5 dB;经 -211 dB 灵敏度换算输出约 8.4 µV(配 VP1000 10 dB 增益则 26.6 µV)。
Q:202 dB 等于多少 Pa?
A:20log(µPa) = dB → µPa = 10^(202/20) ≈ 1.26×10¹⁰ µPa ≈ 12,589 Pa。
Q:如何用示波器读数反推水听器处声压级(SPL)?
A:示波器读 Vpp:Vrms = Vpp/(2√2);再套 SPL = 20log(Vrms) − OCV。例:TC4013(-211 dB)输出 1 Vpp → 0.353 Vrms → SPL = 20log(0.353)+211 ≈ 202 dB。
Q:水听器能在真空中工作吗?
A:可以。多款 RESON 型号曾用于水洞(water tunnel)真空环境。
■ RESON 水听器产品目录(Product Guide) (PDF,点击下载)
■ RESON Hydrophone FAQ(官方 FAQ 中文译本) (PDF,点击下载)
■ Tech Note 1 – 校准数据与活塞发声器灵敏度 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 2 – 自噪声测量 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 3 – TC4000 系列等效谱噪声 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 4 – TL8085 防护笼(TC4014/4032) (PDF,点击下载)
■ Tech Note 5 – 频率滚降(TC4014/4032/4042) (PDF,点击下载)
■ Tech Note 6 – NBR 橡胶材料 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 8 – 水听器用作发射器 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 9 – EC6067 CCA1000 操作 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 10 – MTBF 可靠性分析 (PDF,点击下载)
■ Tech Note 11 – EC6063 前置放大器板 (PDF,点击下载)

微弱信号捕捉:可检测低至 1μPa 的水下声压(相当于20km外鲸鱼的叫声)。
信噪比优异:光纤水听器可在复杂海洋背景噪声中精准提取目标信号。
频率范围:覆盖次声波(<20hz)至超声波(>100kHz),适配多类应用场景:
低频:监测地震波与海底地质活动
高频:追踪海豚回声定位信号
耐高压:钛合金外壳水听器可在6000米深海正常作业(代表型号RESON TC4032)。
抗腐蚀:专用防护涂层抵御海水盐雾、海洋微生物附着侵蚀。
相关参数
| 参数 | TC4013 | TC4033 | TC4034 | TC4037 | TC4038 | TC4040 |
| 可用频带 | 1 Hz–170 kHz | 1 Hz–140 kHz | 1 Hz–470 kHz | 1 Hz–100 kHz | 50 kHz–800 kHz(>1 MHz) | 1 Hz–120 kHz |
| 接收灵敏度 | -211 dB | -203 dB | -218 dB | -193 dB | -228 dB | -206 dB |
| 发射灵敏度(谐振) | 135 dB | 145 dB | 145 dB | — | 137 dB | 138 dB |
| 工作深度 | 700 m | 900 m | 900 m | >2,000 m | 20 m | 400 m |
| 尺寸(Ø×长) | 10×63 mm | 25×138 mm | 16×138 mm | 36×75 mm | 4×58 mm | 21×116 mm |
| 一体化电缆 | 同轴+BNC,6–50 m | TSP DSS-2+BNC,10–50 m | TSP DSS-2+BNC,10–50 m | — | 同轴+BNC,2/10 m | TSP DSS-2+BNC,10–50 m |
| 参数 | TC4014 | TC4032 | TC4035 | TC4047 |
| 可用频带 | 15 Hz–480 kHz | 5 Hz–120 kHz | 10 kHz–800 kHz | 1 kHz–170 kHz |
| 接收灵敏度 | -186 dB(-180 差分) | -170 dB(-164 差分) | -214 dB | -191 dB |
| 前置放大器 | 26 dB 低噪声 | 10 dB 低噪声 | 内置 | 内置 |
| 工作深度 | 900 m | 600 m(生存 700 m) | 300 m | 700 m |
| 尺寸(Ø×长) | 38×273 mm | 38×285 mm | 10×170 mm | — |
| 输出 | 差分 | 差分/单端 | 单端 | — |
| 电缆 | TL8140/8142/8144 | TL8140/8142/8144 | 一体化 | — |
| 参数 | TC4059 | TC1037 | TC3021 | TC1026 |
| 可用频带 | 1 Hz–480 kHz | 6–15 kHz | 2 MHz | 34–38 kHz |
| 接收灵敏度 | -213 dB | -168 dB±3 dB | -207 dB±3 dB @2 MHz | -198 dB±3 dB |
| 发射灵敏度 | — | 148 dB±3 dB | 184 dB±3 dB @2 MHz | 134 dB±3 dB |
| 工作深度 | 900 m | 深水 | — | 6,000 m |
| 波束 | 全向 | 垂直 80° | 圆锥形 2.2° | 垂直 ±35°/水平全向 |
| 典型用途 | 宽带参考测量 | 低频大功率收发 | 高频窄波束测量 | 水声定位与通信 |
| 电缆型号 | 说明 |
| TL8140(散线尾缆) | 带裸线端头,用户自接连接器;差分输出经此接出 |
| TL8142(延长电缆) | 公/母头延长缆,串接于水听器与 TL8144 之间 |
| TL8144(JUPITER 尾缆) | 母/母 JUPITER 连接器,接 EC 系列附件 |
| 一体化电缆 | TC4013/4033/4034/4038/4040 标配同轴或 TSP DSS-2(MIL-C-915)电缆 + BNC,长度 2–50 m;非常规长度可定制 |
| 附件 | 功能 |
| EC6076 有源输入模块 | 即插即用:7 针 JUPITER 输入,差分转单端 +6 dB BNC 输出 + XLR;为水听器供电;支持插入校准/远程检测;EMI/RFI 屏蔽铝盒;充电电池 |
| EC6081 MK2 电压前置放大器 | 高通 1 Hz–250 kHz / 低通 1 kHz–1 MHz 带通滤波;输出增益 0–50 dB;1 MHz 带宽;1 GΩ+22 pF 输入阻抗;便携防溅、充电电池 |
| EC6067(CCA1000)电荷调理放大器 | 输入电容 22 pF–10 nF 12 档;输出增益 0–32 dB 6 级;适合无前放水听器的增益调理(详见 Tech Note 9) |
| EC6063 前置放大器板 | 低噪声差分前放裸板(TC4037/TC4042C1 用),7 Hz 高通,24 V 供电输出 7 Vrms(详见 Tech Note 11) |
| VP1000 电压前置放大器 | 500 MΩ 高输入阻抗,经典电压放大配套 |
| TL8085 防护笼 | TC4014/TC4032 机械防护,80 kHz 以下声学透明(详见 Tech Note 4) |
| TL8089 活塞发声器耦合腔 | TC4032 用 250 Hz 活塞发声器校准耦合腔(配 B&K 4223/4229 或 GRAS 42AA) |
■ 自噪声:低于零级海况(SSθ),详见 Tech Note 3 各型号等效谱噪声曲线
■ 指向性:全平面向全向(TC3021 为 2.2° 圆锥窄波束)
■ 校准:逐只独立校准,可溯源 NPL(英国国家物理实验室)标准;校准数据按序列号存档
■ 封装:特殊配方 NBR 丁腈橡胶声窗(TC4035/4038 为 PUR 聚氨酯)
■ 外壳:铝青铜(海青铜 AlCu10Ni5Fe4)
■ 压力灵敏度损失:约 0.03 dB/Bar
■ 使用寿命:NBR 封装 10–15 年;PUR 前盖 3–5 年(详见 Tech Note 10)
■ 质量体系:ISO 9001 认证;700 bar 高压测试舱
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